城市道路跨航道橋梁段總體方案的設(shè)計要點分析

凌宏偉

（上海浦東建筑設(shè)計研究院有限公司，上海市 201204）

0　引言

水運業(yè)是經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)和服務(wù)性行業(yè)，是城市綜合交通運輸體系的重要組成部分。“十三五”期間，全國各地根據(jù)規(guī)劃要求大力投資并推進內(nèi)河航道的建設(shè)。為規(guī)范內(nèi)河航道的建設(shè)標準，國家住建部和質(zhì)監(jiān)總局聯(lián)合發(fā)布《內(nèi)河通航標準》（GB 50139-2014），對航道的等級、通航凈空尺寸、通航水位和過臨河建筑物布置等都作了具體規(guī)定。

內(nèi)河航道的建設(shè)或提升改造，勢必要求規(guī)范和提高跨河橋梁設(shè)施的建設(shè)標準，由此增加橋梁建設(shè)規(guī)模和投資，加大對周邊環(huán)境的影響，在城市化地區(qū)有時還影響到居民的交通出行和日常生活。城市道路跨航道橋梁段工程包括主橋段橋梁、引橋段橋梁、橋接坡和接地段道路，工程沿線場地情況一般會較為復(fù)雜，影響因素多，在工程設(shè)計中若考慮不周全，會導(dǎo)致總體方案布置不盡合理，造成工程投資增加，有時會引起建設(shè)過程中或運營后的居民反響和社會矛盾凸顯等問題。

筆者通過近年參與的上海市相關(guān)工程設(shè)計實踐，對城市道路跨航道橋梁段總體方案的主要影響因素、設(shè)計要點和總體布局方案進行了總結(jié)，以供讀者參考。

1　總體設(shè)計原則

一是要結(jié)合航道、路網(wǎng)、交通和用地等規(guī)劃條件，同時對河道現(xiàn)狀、交通出行狀況、沿線地塊和構(gòu)筑物、地上地下管線、場地環(huán)境等現(xiàn)狀建設(shè)條件和控制因素進行全面、詳細的調(diào)查，為技術(shù)方案的分析和確定收集全面、詳實的依據(jù)。

二是要綜合考慮經(jīng)濟性、實用性和安全性，明確功能定位，提出多方案比選，最終確定經(jīng)濟、合理的總體方案。

三是總體方案應(yīng)有一定的前瞻性，避免今后不必要的改建或重復(fù)翻建，以節(jié)約建設(shè)資金，也避免對周邊環(huán)境的二次影響。

四是方案應(yīng)與城市環(huán)境和諧共存，確保交通通暢、安全，也要方便沿線居民出行，減少對周邊環(huán)境的影響。

2　工程建設(shè)條件調(diào)查要點

2.1　航道規(guī)劃要求

（1）標準規(guī)定

航道規(guī)劃指標是城市道路跨航道橋梁段總體方案確定的主要控制因素之一。

根據(jù)《內(nèi)河通航標準》（GB 50139-2014），我國航道按可通航內(nèi)河船舶的噸級劃分為7級，見表1。

表1　航道等級劃分

根據(jù)航道等級和相對應(yīng)的船舶噸級，應(yīng)對照《內(nèi)河通航標準》的規(guī)定，確定代表船型尺寸(總長、型寬、設(shè)計吃水)和航道尺度（水深和直線段雙線底寬）。包括橋梁在內(nèi)的水上過河建筑物布置規(guī)定如下：水上過河建筑物的布置不得影響和限制航道的通過能力；通航孔的布置應(yīng)滿足過河建筑物所在河段雙向通航的要求；在水運繁忙的寬闊河流上，通航孔的布置應(yīng)滿足多線通航的要求；在限制性航道上，應(yīng)采取一孔跨過通航水域；水上過河建筑物的墩柱不應(yīng)過于縮小河道的過水面積，墩柱縱軸線宜與水流流向平行，墩柱承臺不得影響通航安全，不得造成危害船舶航行的不良水流。《內(nèi)河通航標準》同時規(guī)定，當(dāng)水上過河建筑物軸線的法線方向與水流流向的交角大于5°時，其通航凈空要求應(yīng)符合圖1規(guī)定。圖1中Bm表示水上過河建筑物通航凈寬，H m表示水上過河建筑物通航凈高，H表示航道水深，b表示上底寬，a表示斜邊水平距離，h表示側(cè)高，DH NW L表示設(shè)計最高通航水位，DLNW L表示設(shè)計最低通航水位。其中通航孔凈高、凈寬、側(cè)高等尺寸則對照《內(nèi)河通航標準》取定。

圖1　通航凈空控制尺寸示意圖

經(jīng)研究分析，規(guī)劃通航凈空頂面最低控制標高可按最高通航水位加通航孔凈高之和計算控制。規(guī)劃跨過通航水域橋梁的最小跨度要滿足水上過河建筑物通航凈寬規(guī)定值，同時航道管理部門有“應(yīng)采取一孔跨過河”的要求時，則規(guī)劃橋梁的最小主跨跨度受控于規(guī)劃河口寬度。

2.2　道路規(guī)劃條件

城市道路跨航道橋梁段工程設(shè)計遵循道路總體規(guī)劃。道路、橋梁及橋接坡的總體設(shè)計方案技術(shù)指標均也應(yīng)根據(jù)規(guī)劃確定的道路等級取定，這些技術(shù)指標也是總體方案布置的主要控制因素。

根據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ37-2012），城市道路等級分為快速路、主干路、次干路和支路，按道路等級規(guī)定可取不同的設(shè)計速度，按不同的設(shè)計速度又取不同的最大縱坡度、最小坡長、機動車最大坡長、非機動車最大坡長、豎曲線最小半徑和最小長度、合成坡度等技術(shù)指標。

以某主干路為例，該主干路經(jīng)路網(wǎng)規(guī)劃、交通條件等的綜合分析，并對前后銜接段作對比后取設(shè)計速度為50 km/h，則根據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》，各項技術(shù)指標控制取值見表2。

表2　某主干路的各項技術(shù)指標取值

但是我們也經(jīng)常會遇到在城市道路中，橋梁和接坡段有非機動車騎行的實際需求。此時還應(yīng)滿足《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定：非機動車縱坡宜小于2.5%，困難情況下大于或等于2.5%時，應(yīng)按表3規(guī)定限制坡長。

表3　非機動車道最大坡長

通過分析我們可以看出，除非不考慮非機動車騎行，則可按機動車的最大縱坡取值。而要滿足非機動車騎行的條件，當(dāng)橋梁和接坡段的機動車道和非機動車道同坡時，主要還是以表3為控制指標，但這樣也會減緩縱坡度，使坡長加長。

有些工程中，由于沿岸居民就近出行的需求，或為適當(dāng)節(jié)約工程投資，也可采用橋頭設(shè)置人行梯道上下的方式，人行梯道設(shè)置應(yīng)滿足以下要求：梯道寬度不應(yīng)小于2.0 m，中間平臺深度不應(yīng)小于2.0 m；踏步的高度不應(yīng)大于15 cm，寬度不應(yīng)小于3.0 m；每個梯段踏步不應(yīng)超過18級。橋頭設(shè)置手推自行車的梯道時，應(yīng)采用梯道帶坡道的布置方式，一條坡道寬度不宜小于0.4 m；坡道坡度不宜大于1:4；中間平臺深度不應(yīng)小于2.0 m，轉(zhuǎn)向平臺宜設(shè)不小于1.5 m的轉(zhuǎn)彎半徑。

而在另外一些工程中由于建設(shè)條件受限、無法滿足非機動車騎行的情況下，可采取人行和非機動車共設(shè)推行坡道，人行部分兼顧無障礙坡道（輪椅車推行），此時需滿足有關(guān)的無障礙設(shè)施要求：縱坡坡度不小于1:12；坡道每升高1.5 m，設(shè)不小于2.0 m的中間平臺。在這種情況下，有利的一面是由于無需考慮非機動車騎行，因此主線的縱斷面可以按機動車道最大縱坡度取值，加大縱坡，可以縮短坡長，減小影響范圍。

除此之外，由于城市地區(qū)路網(wǎng)相對較密，平行道路間距小，跨航道橋梁段影響范圍較長，因此有些工程中會涉及對兩端相交道路交叉口的影響。根據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》的要求，平面交叉口范圍內(nèi)道路豎向設(shè)計應(yīng)保證行車舒順和排水通暢，交叉口進口道縱坡不宜大于2.5%，困難情況下不宜大于3%。因此，在縱斷面設(shè)計時要兼顧到這一點。

2.3　沿線交通出行需求

沿線交通出行需求也是城市道路跨航道橋梁段總體方案確定的影響因素之一。常見的情況歸納如下：

（1）橋下有機孔或人孔的通行需求。規(guī)范要求的機動車通行凈高為大于或等于4.5 m，僅通行小汽車為大于或等于3.5 m，僅通行非機動車和行人為大于或等于2.5 m。在工程中，根據(jù)不同的航道等級和通航孔尺寸要求，跨航道橋梁的設(shè)計控制標高控制點可能是在水上過河主跨位置，也可能在橋下機孔或人孔的位置，這需要設(shè)計人員在設(shè)計過程中進行詳細的分析和甄別。

（2）引橋段或橋接坡兩側(cè)若有企業(yè)、居民區(qū)出入口的，需考慮其出行需求，并設(shè)置相應(yīng)的輔道，輔道的寬度根據(jù)道路紅線寬度、主線橋梁的設(shè)計寬度和輔道的交通需求進行綜合分析確定。一般兩側(cè)輔道可成U字型，并選擇合適的主跨或引橋跨下設(shè)機孔穿越，單側(cè)輔道則采用單向通行。若出入口僅為人行和非機動車通行的，可視情況僅設(shè)人、非輔道，橋跨下也僅需設(shè)人孔即可。

（3）航道的兩側(cè)一般規(guī)劃有陸域控制帶和防汛通道，設(shè)計時要考慮預(yù)留防汛通道的通行空間和防汛搶險車輛的通行凈高。

2.4　沿線用地規(guī)劃和環(huán)境敏感點控制

有別于城市道路跨不通航的中小河道橋梁，跨航道橋梁橋面標高則更高，接坡長度更長，一定程度上對兩側(cè)居民和企業(yè)造成包括環(huán)境、噪聲等在內(nèi)的影響，這點往往也成為總體方案確定的重要控制因素。因此城市化地區(qū)應(yīng)詳細調(diào)查沿線用地規(guī)劃和現(xiàn)狀，尤其是噪聲敏感點和建筑物較近的路段，事先做好環(huán)境影響評價和社會穩(wěn)定風(fēng)險評估。并在方案設(shè)計中充分重視、優(yōu)化技術(shù)方案，并采取一定的工程措施，以減少施工和運營對居民生活的干擾，降低對周邊地塊和建筑物的影響。

3　總體方案設(shè)計研究

3.1　總體方案分析

筆者根據(jù)以往工程案例，總結(jié)了幾種常用的總體布置方案和適用條件，供大家參考。

（1）總體布置方案一（見圖2）

圖2　總體布置方案一

主橋、引橋段同斷面，機動車道、非機動車道和人行道同坡、共板，橋梁縱斷面坡度可以滿足自行車騎行要求，縱坡按小于或等于3.5%控制（有限制坡長）。可視紅線和用地情況，另在主跨或臨主跨橋梁段后兩側(cè)加設(shè)人行梯道。

適用條件：橋長不受限制，不受兩側(cè)地塊出入影響，非機動車騎行上下的情況。

（2）總體布置方案二（見圖3）

圖3　總體布置方案二

引橋段機動車道與非機動車道同坡、共板，橋梁縱斷面坡度可以滿足非機動車騎行要求，縱坡按小于或等于3.5%控制；過主跨或臨主跨橋梁段后設(shè)兩側(cè)設(shè)人行梯道（可加設(shè)自行車推行坡道），坡度可設(shè)為1:4。

適用條件：橋長不受限制，非機動車騎行上下，橋梁段兩側(cè)地塊有人行出入需求的情況；或為節(jié)約工程投資的情況。

（3）總體布置方案三（見圖4）

在總體布置方案二基礎(chǔ)上，兩側(cè)增設(shè)地面輔道，在主跨或臨主跨橋梁段下設(shè)機孔。

適用條件：坡長不受限制，非機動車騎行上下，同時橋接坡兩側(cè)有地塊出入口，有設(shè)地面輔道需求的情況。

（4）總體布置方案四（見圖5）

圖4　總體布置方案三

引橋段主線為機動車道專用，過主跨或臨主跨橋梁段后兩側(cè)設(shè)坡道（可直或折返式），供非機動車推行和人行通過，坡度按無障礙設(shè)置要求，采用1∶12；主線引橋縱斷面坡度無需考慮非機動車騎行要求，故可以加大至規(guī)范限制值以縮短坡長，減少工程投資。

適用條件：坡長受限制，結(jié)合周邊交通，非機動車推行上下，橋梁段兩側(cè)地塊有非機動車和人行出入需求的情況；或為節(jié)約工程投資的情況。

（5）總體布置方案五（見圖6）

屬特殊情況，主橋為不對稱斷面布置，單側(cè)設(shè)置人行道，雙向通行，需適當(dāng)放寬主橋面人行道；引橋下兩側(cè)設(shè)地面人行道，至主橋附近設(shè)人孔；主橋處設(shè)單側(cè)梯道。

適用條件：如單側(cè)建筑影響實施寬度，或?qū)蝹?cè)建筑物影響較大的情況。

目前國內(nèi)城市的非機動車類型較多，不僅有人力自行車，還有電動車等。在實際運行中存在非機動車通過坡道上下利用率不高的情況，反而進入機動車道混行，造成安全隱患。因此建議在總體方案布置時盡可能考慮非機動車騎行的方案。

本文所列總體方案可能并不全面，遇到具體工程，設(shè)計應(yīng)因地制宜、結(jié)合規(guī)劃和現(xiàn)狀條件作進一步研究和優(yōu)化總體方案。

圖6　總體布置方案五

3.2　主跨橋梁斷面布置

城市道路跨航道橋梁段的斷面應(yīng)根據(jù)道路斷面總體方案確定。但由于跨航道橋梁的主橋規(guī)模較大，因此建議主橋和引橋斷面布置在滿足交通功能的前提下盡量簡潔、經(jīng)濟。主跨橋梁一般考慮機動車、非機動車和行人并板通行，橋?qū)捜缦拢?/p>

（1）不設(shè)中間分隔帶的主橋總寬度為B=（B1+B2+B3+B4）×2

（2）設(shè)中間分隔帶的主橋單幅寬度為B/2=A1+B1+B2+B3+B4+A2

其中：B1為主橋機動車道寬度，應(yīng)按遠期規(guī)劃一次實施，避免遠期拓寬改建；B2為機非分隔帶寬度，為減小橋梁面積、節(jié)約投資，宜在確保路燈或其他附屬設(shè)施設(shè)置的情況下盡量減小取值寬度。B3為非機動車道寬度，一般參照道路斷面總體方案取值；B4為人行道寬度，即要保證通行寬度，又要確保橋梁結(jié)構(gòu)或附屬設(shè)施設(shè)置的寬度要求，同時要滿足部分管線在人行道蓋板下穿越過橋的要求。

3.3　引橋的斷面布置

引橋的斷面布置一般參照主橋的斷面確定。但如前所述有些工程中，為滿足沿岸居民就近出行的需求，在主橋兩側(cè)設(shè)置梯道上下，行人過主橋后從梯道上下，并通過地面通道行走，主線引橋橋面段不設(shè)人行道。還有些工程中，由于建設(shè)條件受限、采取人行、非機動車道與機動車道分離，共設(shè)坡道上下的情況下，主線引橋橋面段不設(shè)非機動車道和人行道。因此引橋的斷面布置尚需結(jié)合總體方案確定。

3.4　主跨跨徑取值

規(guī)劃跨過河通航水域橋梁的最小跨度要滿足水上過河建筑物通航凈寬規(guī)定值，在上海地區(qū)航道管理部門同時有“應(yīng)采取一孔跨過河”的要求，因此規(guī)劃橋梁的最小主跨跨度受控于規(guī)劃河口寬度。主橋布置主要有幾種方法：正交正做、斜交正做、斜交斜做，具體應(yīng)根據(jù)主橋橋型、施工方案、駁岸的保護距離等確定。主跨跨徑應(yīng)結(jié)合上述分析合理取值。

3.5　主跨橋型選擇

對于上海地區(qū)跨航道主跨在60～90 m跨徑的橋梁結(jié)構(gòu)，本文選取常用的三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁或單跨下承式梁拱組合橋作比較。

三跨預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁，其施工可采用掛籃或轉(zhuǎn)體施工，施工工藝成熟，施工期間對航道影響小，而且后期養(yǎng)護少。但其主橋橋梁結(jié)構(gòu)高度大，在需要滿足通航孔凈高或橋下機孔等的要求下，其橋面標高更高，橋接坡更長，對兩側(cè)的出行影響更大。由于引橋增加，因此工程造價也相對更高。

單跨下承式梁拱組合橋結(jié)構(gòu)高度低，引橋和橋接坡較短，初期造價較低。但其施工工藝要求較預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁橋施工相對更高，另外運營期間需定期對鋼管拱和吊桿等構(gòu)件進行維護，養(yǎng)護工作量較大，后期養(yǎng)護維修費用也較高。

對比之下，在有條件的情況下，主跨可采用三跨鋼筋混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)；若受地塊出入口影響，兩端銜接的橫向道路交叉口距離近，需要縮短橋坡長度時，主跨橋型可采用下承式簡支梁拱組合橋。

工程實踐中還有其他適合的主跨橋型，由于本文篇幅有限，故不一一列舉。

3.6　引橋方案選定

引橋長度和跨數(shù)由坡度和起橋高度確定，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗常用起橋高度標準控制在2.5 m～3.0 m之間。為便于施工，節(jié)約工程造價，引橋宜采用本地區(qū)常用的中小跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)。

4　結(jié)語

本文對城市道路跨航道橋梁段的總體方案歸納提出了總體設(shè)計原則以及影響工程的主要控制因素和要點，總結(jié)了城市道路跨航道橋梁段的主要總體方案，并列舉了幾種常用總體布置方案。建議設(shè)計從業(yè)人員在工程設(shè)計中，事先充分調(diào)查現(xiàn)狀情況和規(guī)劃資料，并進行全面綜合分析，再對總體方案進行深入的研究和比選，分析方案的可行性、交通條件、實施難易程度、對周邊環(huán)境的影響程度和工程的經(jīng)濟性，提出合理、可行的總體方案。

結(jié)合以往工程設(shè)計中所遇到的情況，同時提出幾點建議：一是建議規(guī)劃部門在編制規(guī)劃時，城市道路跨航道橋梁及接坡段宜預(yù)留足夠的紅線寬度，以滿足橋下輔道等的設(shè)置空間。二是為了確保航道安全運行，建設(shè)單位應(yīng)嚴格按照航道管理部門提出的要求，按照《橋梁通航安全影響論證報告編制規(guī)定（JTS 110-9-2012）》對總體方案作專項論證。三是在沿線環(huán)境影響敏感點和建筑物較近的路段，應(yīng)事先做好環(huán)境影響評價和社會穩(wěn)定風(fēng)險評估，以減少對周邊環(huán)境的影響。

2018年鄭州市干線公路項目建設(shè)擬投資13.6億元

2018年，鄭州市干線公路項目建設(shè)擬投資13.6億元。 2018年，鄭州市干線公路項目計劃新改建公路里程約53 km。其中:1個重點項目——G107線東移一期改建工程6月底將實現(xiàn)主體通車。6個計劃新開工項目為：S317鄭開交界至港區(qū)段新建工程、四港聯(lián)動大道弓馬莊等3處積水點整治工程、鄭州市快速通道及干線公路安全服務(wù)綜合整治、鄭州市普通國省干線智慧公路建設(shè)項目、隴海西路新田大道東至桃賈路口段改造、鄭登快速通道采空區(qū)路面改造項目。

全市公路養(yǎng)護方面，擬投資約1.08億元，完成S323線新鄭、新密境等3項大修，G207線登封境等3項預(yù)防性養(yǎng)護，S102線新鄭境薛店立交橋等7項危橋改造，G107線安防等養(yǎng)護工程建設(shè)任務(wù)，力爭實施S223線中牟境東張至鄭開大道段大修工程。